Guía de hojas de carburo de tungsteno: grados, tipos y cómo elegir la adecuada

Pregúntale a cinco personas qué hoja de carburo de tungsteno es y probablemente obtendrás cinco respuestas diferentes. En un taller mecánico, la frase suele referirse a una plaquita indexable sujeta a un soporte de torneado o fresado. En una planta de conversión de películas, se describe una delgada cuchilla cortadora que corre contra una película laminada a varios cientos de metros por minuto. Bajo tierra, puede significar un inserto de botón presionado en una broca de perforación para roca, un pico en un tambor cortador o un inserto de corte en el cabezal de corte de una tuneladora. Las formas y los tamaños difieren enormemente, pero la familia de materiales detrás de ellos es la misma: carburo de tungsteno cementado, un compuesto de pulvimetalurgia de granos duros de carburo de tungsteno unidos por un aglutinante de cobalto.

Somos Gaite, un fabricante de carburo con sede en Changzhou, Jiangsu, y hemos estado prensando, sinterizando y rectificando carburo de tungsteno desde 1990. A lo largo de esas décadas, las preguntas que nos plantean los clientes apenas han cambiado. ¿Qué grado? ¿Qué geometría? ¿Y cómo hacemos para que el borde dure más que la última vez? Este artículo expone lo que hemos aprendido en el taller y dónde se ubican realmente las decisiones prácticas.

¿Qué diferencia al carburo de tungsteno del acero?

Una hoja de carburo mantiene su forma porque el material resiste tanto la abrasión como la deformación. La dureza suele oscilar entre 1400 y 1700 HV, frente a aproximadamente 600 a 900 HV para el acero para herramientas endurecido. Más importante aún, esa dureza sobrevive al calor. A temperaturas entre 800 y 1.000 grados centígrados, un filo de carburo sigue cortando, mientras que un filo de acero rápido ya se ha ablandado y ha perdido su geometría. El carburo cementado también tiene una alta resistencia a la compresión y rigidez, con un módulo de Young en la región de 550 a 650 GPa, que es exactamente lo que necesita un filo cuando no debe flexionarse lejos de la pieza de trabajo bajo carga.

Dureza y dureza en caliente.

La dureza se rige por dos cosas: cuánto cobalto se encuentra entre los granos de carburo y qué tan finos son esos granos. Un grado submicrónico con un 6 por ciento de cobalto puede alcanzar la parte superior del rango de dureza y mantener un filo afilado, por lo que es adecuado para operaciones de acabado y hojas de corte delgadas. Un grado de cobalto de 10 a 12 por ciento con granos gruesos es más suave sobre el papel pero mucho más resistente al agrietamiento bajo impacto, que es lo que realmente necesita un inserto de perforación de roca o una punta de fresado. Ninguna calificación es mejor en términos absolutos; Responden diferentes preguntas.

La compensación por la dureza

Nada sale gratis. El carburo no se dobla antes de romperse, sino que se astilla. La resistencia a la rotura transversal generalmente se sitúa entre 2000 y 3500 MPa, y el número se mueve en la dirección opuesta a la dureza cuando se cambia el contenido de cobalto o el tamaño del grano. El ciclo térmico es la segunda presión. Los cortes interrumpidos, el fresado y el corte húmedo generan ciclos rápidos de calentamiento y enfriamiento en el borde, y el carburo responde a eso desarrollando grietas térmicas mucho antes de desgastarse. Comprender cuál de estos mecanismos limita la vida útil de la herramienta es el primer paso para especificar una hoja correctamente.

Las principales familias de Blade y dónde trabajan

La palabra "hoja" cubre una amplia gama de piezas, y el carburo que se adapta a una hoja cortadora rara vez es el carburo que sobrevive a la cara de un túnel. La siguiente tabla asigna las familias comunes a las condiciones que cumplen en el servicio. Para un recorrido más extenso y específico del producto, nuestra guía para Tipos y usos de hojas de corte de carburo de tungsteno entra en más detalles sobre la geometría y la preparación de los bordes.

Un patrón recorre la mesa. A medida que aumenta la gravedad del impacto, aumenta el contenido de cobalto y la estructura del grano se vuelve más gruesa; A medida que el acabado de la superficie y la precisión dimensional se convierten en la prioridad, el material se mueve en sentido contrario. Elegir la dirección equivocada es la razón más común por la que una cuchilla falla prematuramente.

Cómo leer una calidad de carburo antes de realizar el pedido

Las designaciones de grados difieren de un proveedor a otro, lo que dificulta la comparación directa de los números de catálogo. Cuatro variables explican la mayor parte de la diferencia de rendimiento y las cuatro deberían estar sobre la mesa antes de tomar una decisión de compra.

• Contenido de cobalto. La fase aglutinante. El seis por ciento de cobalto ofrece la máxima resistencia al desgaste; entre diez y doce por ciento intercambia parte de esa resistencia al desgaste por resistencia al impacto y resistencia al agrietamiento.
• Tamaño de grano. Los grados submicrónicos por debajo de 0,8 micrómetros dan la mayor dureza y el filo más fino. Los grados gruesos de 3 a 6 micrómetros absorben los golpes y resisten el desconchado en trabajos con rocas y pavimentos.
• Revestimiento. Los recubrimientos CVD y PVD reducen la fricción y limitan la transferencia de calor al inserto durante el mecanizado de acero y hierro fundido. Las calidades pulidas sin recubrimiento suelen ser la mejor respuesta para el aluminio, los plásticos y los materiales a base de madera.
• Preparación de bordes. Un filo muy afilado es adecuado para acabados y piezas de trabajo blandas. Un borde afilado o en forma de T resiste el microdescantillado en el desbaste y el corte interrumpido, donde un borde afilado simplemente se rompería.

Agregue el método de unión a esa lista. El hecho de que una hoja esté soldada, ajustada por contracción o sujetada mecánicamente cambia las tensiones que ve en la interfaz, y la práctica de soldadura fuerte merece tanta atención como el grado mismo.

Donde las cuchillas fallan primero

Cuando una espada vuelve desgastada, la pregunta útil no es cuánto duró sino cómo murió. La mayoría de los fracasos que se nos pide que analicemos se clasifican en un pequeño número de categorías.

1. Descantillado de bordes. Generalmente es un signo de dureza insuficiente, avance excesivo o portaherramientas con demasiada desviación.
2. Desgaste de flanco. El mecanismo de desgaste normal y gradual. Si acelera repentinamente, la velocidad de corte o la dureza de la pieza de trabajo se han movido fuera de la zona de confort de la calidad.
3. Desgaste del cráter. Interacción química entre la viruta y la cara de desprendimiento a alta temperatura, más común cuando se mecaniza acero a alta velocidad.
4. Craqueo térmico. Grietas en el peine provocadas por cortes interrumpidos con refrigerante aplicado o por condiciones de corte inestables.
5. Fallo de soldadura fuerte. Grietas que se originan en la unión, a menudo por calentamiento desigual, exceso de metal de aportación o tensión por abrasión después de la unión.
6. Lixiviación de aglutinantes. Eliminación de cobalto mediante refrigerantes agresivos o medios corrosivos, lo que deja una capa superficial débil y porosa.

Cada causa apunta a una solución diferente: una calidad más tenaz, una preparación del borde modificada, una variante recubierta o simplemente un cambio en los parámetros de mecanizado. Reemplazar la cuchilla sin diagnosticar el mecanismo suele producir nuevamente el mismo fallo.

Del polvo al borde acabado

En nuestra planta en Changzhou, una hoja comienza como polvo de carburo de tungsteno mezclado con cobalto y prensado en prensas TPA hasta darle una forma cercana a la forma final. Luego, la sinterización a baja presión densifica la pieza, y la habilidad radica en mantener tanto la dureza como la porosidad dentro de límites estrictos en todo el lote. A continuación, se realiza el rectificado y la preparación de bordes, utilizando equipos importados de Alemania y rectificadoras de herramientas de cinco ejes de Australasia, junto con un precalibrador de herramientas digital de Suecia y personal técnico experimentado que sabe cómo utilizarlas. el completo proceso de fabricación de hojas de corte de carburo de tungsteno se describe en detalle en otra parte de este sitio.

El control de calidad discurre por la misma cadena. Trabajamos según los sistemas ISO 9001 e ISO 14001, y nuestras brocas, escariadores y herramientas de acabado de alta precisión se producen según un sistema de producción estándar alemán para que puedan sustituir las herramientas importadas sin tener que volver a calificar un proceso. Para los clientes de producción de motores y maquinaria en general, esa sustitución suele ser el objetivo de todo el ejercicio: la misma calidad de orificio y la misma consistencia de lote, a un menor costo por pieza.

Notas de aplicación del taller

corte de metales

En el caso del torneado y el fresado, la conversación suele empezar con el material de la pieza de trabajo y la rigidez de la máquina, más que con la hoja en sí. Una máquina rígida con una configuración estable recompensará con una hoja más dura y afilada; una máquina más ligera lo castigará. Hacer coincidir la calidad con la máquina, no sólo con la pieza de trabajo, es donde reside la mayor parte de la ganancia.

Hoja de corte de carburo de tungsteno Las herramientas de corte de carburo de tungsteno obtienen la precisión dimensional y la calidad superficial requeridas eliminando el exceso de materiales de las piezas mecanizadas. Ver producto →

Perforación de rocas y túneles

En los trabajos de perforación y construcción de túneles, el enemigo es el shock. Los grados de grano grueso con alto contenido de cobalto y con un asiento de inserción bien soportado sobreviven a la carga de impacto que destruye los materiales más duros. La atención a la soldadura fuerte, la protuberancia del inserto y el ajuste del orificio es tan importante como la especificación del grado.

Herramientas de perforación de roca de carburo de tungsteno Como herramienta de perforación minera tradicional, las herramientas de perforación de roca de carburo de tungsteno están sujetas a efectos complejos como impacto y desgaste, y las condiciones de trabajo son duras... Ver producto →

Estampado y conformado

En las matrices, se pide a la hoja que mantenga una dimensión durante cientos de miles de golpes mientras absorbe cargas laterales. La alta resistencia a la compresión y al desconchado son más importantes que la dureza máxima, y ​​una plaquita con el soporte adecuado durará mucho más que una más dura pero sin soporte.

Troquel de estampado de carburo de tungsteno En el proceso de fabricación, la matriz debe soportar una gran fricción y desgaste. En comparación con otros materiales, nuestras matrices de carburo de tungsteno tienen una vida útil más larga, apuesto... Ver producto →

Nuestra propia gama cubre hojas de corte, insertos para tuneladoras, herramientas de fresado de carreteras, herramientas de perforación de rocas, picas de mango redondo para minería de carbón y troqueles de estampado, y diseñamos herramientas personalizadas cuando una pieza estándar no se adapta a la aplicación.

Una lista de verificación práctica antes de especificar una hoja

1. ¿Qué material se está cortando y con qué dureza o abrasividad?
2. ¿El corte es continuo o interrumpido y qué tan severa es la carga de impacto?
3. ¿Cómo se sujeta la hoja: sujeta, soldada, ajustada por contracción o presionada en un asiento?
4. ¿En qué condiciones se encuentra la máquina, incluido el descentramiento del husillo, la rigidez y el suministro de refrigerante?
5. ¿Qué modo de falla acabó con la vida útil de la pala anterior?
6. ¿Se puede volver a afilar la hoja y cuántos reafilados son realistas antes de reemplazarla?

Responda honestamente a esas seis preguntas y la calidad, la geometría y la preparación del borde generalmente se seleccionarán por sí mismas. Cuando no es así, preferimos dedicar veinte minutos a discutir la aplicación que enviar una pieza que falla tres semanas después y le cuesta al cliente un turno de producción.

Una hoja de carburo de tungsteno es un componente pequeño con un efecto enorme en el costo por pieza, ya sea recortando una película a alta velocidad o manteniendo una tuneladora en línea. El material premia el cuidado: la calidad adecuada para la carga, una geometría adaptada a la operación y un método de unión que no deshace el trabajo del horno de sinterización. Ese ha sido nuestro enfoque desde 1990, y es la razón por la que seguimos preguntando a los clientes cómo falló la hoja, no solo qué tan rápido quieren el próximo envío.